На рубеже веков
Еще совсем недавно казалось, что «невидимый» орган, как иногда называют микрофлору человека, хорошо изучен и никаких сюрпризов не ожидается. Но прогнозы не оправдались…
Для справки.
Ген 16S РНК небезосновательно сравнивают с удостоверением личности. Во-первых, он присутствует во всех бактериальных геномах, но его нет ни у эукариотов, ни у вирусов. Во-вторых, наряду с консервативными, одинаковыми для всех прокариотов нуклеотидными последовательностями он имеет видоспецифичные участки, присущие лишь определенному виду бактерий
Новый подход
Давно известно, что в микробиоте желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) присутствуют некультивируемые бактерии. Их доля в кишечной микрофлоре составляет от 7 до 50%. С развитием методов молекулярно-генетического анализа ПЦР (полимеразная цепная реакция позволяет получить миллиарды точных копий одного участка ДНК), клонирования выделенных генов в бактериальных плазмидах и секвенирования ДНК (определения нуклеотидной последовательности генов) появилась возможность исследовать некультивируемые микроорганизмы.
Впервые она была реализована в 1999 г. группой ученых из Национального института агрономических исследований (Франция) и Университета Ридинга (Великобритания). Определив нуклеотидную последовательность генов 16S РНК различных микроорганизмов, сравнив выявленные последовательности с имеющимися в базе данных и проанализировав полученные результаты, они пришли к выводу, что три четверти кишечной микрофлоры составляют неведомые ранее бактерии.
В микробиоте кишечника взрослого человека представлены 10 из 70 крупных бактериальных таксонов. Около 90% микробной популяции относится к Bacteroidetes (живут только при условии отсутствия кислорода) и Firmicutes (одним из представителей семейства являются лактобактерии). Остальные 10% популяции составляют Proteobacteria (к которым относится кишечная палочка), Actinobacteria (один из видов продуцирует антибиотик стрептомицин), Fusobacteria (обитатели ротовой полости, являющиеся частой причиной пародонтоза), Verrucomicrobia (бактерии, питающиеся метаном), Cyanobacteria, Spirochaetes, Synergistes (грамотрицательные анаэробы) и VadinBE97.
Выделение типов Synergistes и VadinBE97, как и всех остальных, базировалось на молекулярных критериях (16S РНК), тогда как в основу более привычной фенотипической классификации бактерий положены внешний вид бактериальных колоний, пищевые предпочтения микроорганизмов и их способности окрашиваться разными красителями.
Неожиданное открытие
Микробиота кишечника насчитывает около 100 трлн бактериальных клеток — примерно в 10 раз больше, чем общее число клеток человеческого тела. Бактериальный «реактор» реализует в организме хозяина метаболические цепочки, которые тот не способен поддерживать самостоятельно, например, синтез витаминов и их предшественников, разложение некоторых токсинов и др. Так возникло представление о Нomo sapiens как о некоем суперорганизме, в котором сосуществует множество организмов.
Расшифровать геном сосуществующего с человеком бактериального сообщества призван международный проект «Микробиом человека» (НМР), стартовавший в 2008 г. (Под микробиомом подразумевается геном микробиоты.) Расшифровкой генома микрофлоры ЖКТ занимается Европейский консорциум MetaHIT. За два-три года удалось расшифровать около 3 млн бактериальных генов.
Результаты оказались впечатляющими, но в какой-то степени предсказуемыми. Настоящей неожиданностью стало другое. Проведя полный генетический анализ бактерий из образцов кала 22 европейцев и сравнив полученные данные с результатами исследования образцов, взятых у 13 человек из Японии и 4 — из США, ученые обнаружили: в зависимости от доминирующей микрофлоры пробы можно разделить на три категории (в оригинальной терминологии — три энтеротипа) — Bacteroidetes, Prevotella и Ruminococcus. Принадлежность к той или иной категории не зависит от возраста, пола, национальности и рациона человека. Позже первоначальные выводы были подтверждены более репрезентативными исследованиями, включавшими 400 человек.
Каждый из энтеротипов имеет свои особенности. Bacteroidetes — расщепляют углеводы и продуцируют витамины C, B2, B5 и H. Некоторые Ruminococcus способствуют всасыванию сахаров в кишечнике и «специализируются» на производстве фолиевой кислоты и витамина B1. Prevotella наделены способностью разрушать слизь, покрывающую стенки кишечника. Исходя из этого, был сделан вывод, что энтеротип может отвечать за реакцию организма на те или иные лекарственные препараты, определять склонность к ожирению и предрасположенность к некоторым заболеваниям, таким, к примеру, как сахарный диабет.
Продолжение следует
Ламара Львова, канд. биол. наук
“Фармацевт Практик” #04′ 2012
